Enbridge公司LSr管道建于2008年，管徑508 mm，標(biāo)稱(chēng)壁厚6.4 mm ，在加拿大境內(nèi)分別敷設(shè)X70鋼管道278 km和X80鋼管道10 km。鋼管均由加拿大Evraz Inc.提供，采用電阻焊（ERW）工藝制造。

1  環(huán)焊縫裂紋評(píng)估情況

LSr管道建設(shè)期間嚴(yán)格遵守CSA Z662―07第7.11條環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)要求，進(jìn)行了100%射線檢測(cè)，并對(duì)其中58%的環(huán)焊縫作了延遲無(wú)損檢測(cè)，重點(diǎn)是冬季大風(fēng)和嚴(yán)寒天氣條件下施工作業(yè)的環(huán)焊縫，共檢測(cè)出21道含裂紋環(huán)焊縫。

經(jīng)CC Technologies公司對(duì)上述含裂紋環(huán)焊縫開(kāi)展工程臨界評(píng)估，確定含裂紋環(huán)焊縫的剩余壽命為17年。據(jù)此，Enbridge公司認(rèn)為，管道已成功通過(guò)強(qiáng)度測(cè)試和密封試驗(yàn)，存在的臨界環(huán)焊縫缺陷不會(huì)對(duì)管道完整性構(gòu)成直接威脅，定期采用常規(guī)漏磁內(nèi)檢測(cè)（MFL）可充分監(jiān)測(cè)裂紋擴(kuò)展情況，以確保管道始終保持完整的狀態(tài)。

為了進(jìn)一步了解管道含裂紋環(huán)焊縫的安全狀態(tài)，Enbridge公司又聘請(qǐng)Ludwig公司選取15道含裂紋環(huán)焊縫開(kāi)展工程臨界評(píng)估，主要內(nèi)容包括：使用CorLAS™軟件計(jì)算15道含裂紋環(huán)焊縫的失效壓力，計(jì)算與每處裂紋相關(guān)的臨界裂紋深度，以確定裂紋失效形式是泄漏還是斷裂；采用2種不同的方法確定15道含裂紋環(huán)焊縫的剩余疲勞壽命：①取Enbridge L13管道（可代表LSr管道的預(yù)期運(yùn)行條件）壓力數(shù)據(jù)近似值；②用 L13管道實(shí)際壓力數(shù)據(jù)。如果評(píng)估結(jié)果表明L13管道的環(huán)焊縫裂紋尺寸與15道環(huán)焊縫裂紋的尺寸相似，其預(yù)期疲勞壓力大于163％MOP，并且剩余疲勞壽命超過(guò)17年，則認(rèn)為，LSr管道存在的環(huán)焊縫裂紋不會(huì)對(duì)管道的完整性造成直接威脅。

2  環(huán)焊縫裂紋成因分析

匯總每道含裂紋環(huán)焊縫的相關(guān)信息，主要包括：焊縫編號(hào)、樁號(hào)，上游和下游鋼管編號(hào)和爐號(hào)，焊縫完成日期和時(shí)間，用于完成焊接的對(duì)口夾具類(lèi)型，無(wú)損檢測(cè)完成日期，焊縫完成后的運(yùn)行時(shí)間，發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)管道是否仍露出地面或已掩埋，焊接時(shí)的天氣狀況。

經(jīng)Ludwig公司對(duì)15道含裂紋環(huán)焊縫進(jìn)行金相組織評(píng)估，確定的裂紋成因機(jī)理包括以下主要因素。

（1）預(yù)熱不足和層間溫度不達(dá)標(biāo)。焊縫中氫擴(kuò)散速率很大程度上取決于溫度。在快速連續(xù)溶敷焊道時(shí)，后續(xù)通道產(chǎn)生的熱量允許先前焊道中的氫能擴(kuò)散開(kāi)并逸出焊縫表面。如果焊縫快速冷卻到較低環(huán)境溫度，已進(jìn)入焊縫的氫很容易被捕獲而聚集在焊縫中。

（2）焊口承受了高應(yīng)變。環(huán)焊縫施工期間的管道應(yīng)力通常被認(rèn)定為氫致開(kāi)裂的重要致因因素。正常焊接施工期間，抬起管接頭時(shí)，焊縫處于半完成狀態(tài)，與鋼管相比具有更小的橫截面，提升荷載主要集中在焊接區(qū)域。管道對(duì)口可能導(dǎo)致載荷集中于焊接區(qū)域。管道回填引起的沉降會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，環(huán)焊縫存在的錯(cuò)邊和不連續(xù)的結(jié)構(gòu)等也可能會(huì)造成焊縫區(qū)的應(yīng)力集中。

3  環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性

LSr管道第9標(biāo)段環(huán)焊縫施工時(shí)間、檢測(cè)情況及延遲氫致裂紋可能性見(jiàn)表 1，第11標(biāo)段相關(guān)情況見(jiàn)表 2。

表 1 第9標(biāo)段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評(píng)估

表 2 第11標(biāo)段環(huán)焊縫延遲氫致裂紋可能性評(píng)估

根據(jù)表 1、表2評(píng)估結(jié)果，認(rèn)為L(zhǎng)Sr管道環(huán)焊縫存在延遲氫致裂紋的可能性極低。

4  高鋼級(jí)管道環(huán)焊縫排查建議

（1）進(jìn)一步完善焊接工藝評(píng)定。制定焊接工藝規(guī)程應(yīng)考慮不同環(huán)境因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，開(kāi)展預(yù)熱溫度、焊道層數(shù)、大風(fēng)和嚴(yán)寒天氣等因素的正交實(shí)驗(yàn)，規(guī)定不同條件下每個(gè)焊工可完成的焊道數(shù)量，為第三方監(jiān)理作業(yè)提供充分的依據(jù)。

（2）加強(qiáng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作。聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)焊接技術(shù)研究單位和數(shù)據(jù)分析公司，從焊縫施工日期、歷史氣候條件、年度完成焊口數(shù)量等多因素分析焊接質(zhì)量，明確重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

（3）及時(shí)開(kāi)展工程臨界評(píng)估。對(duì)已割除的含裂紋環(huán)焊縫進(jìn)行評(píng)估，預(yù)估相關(guān)失效應(yīng)力、失效形式（泄漏或斷裂）和剩余疲勞壽命，為后續(xù)含裂紋環(huán)焊縫的風(fēng)險(xiǎn)管控措施提供依據(jù)。

（4）開(kāi)展在役管道環(huán)焊縫缺陷識(shí)別方法研究。通過(guò)多因素分析，評(píng)估最有可能存在危害性環(huán)焊縫缺陷的位置，進(jìn)一步確定環(huán)焊縫質(zhì)量排查的范圍，提高工作效率。

（5）采用多輪次（縮短內(nèi)檢測(cè)周期）、多類(lèi)型（漏磁、超聲、渦流等組合）管道內(nèi)檢測(cè)策略，監(jiān)測(cè)管道環(huán)焊縫缺陷的擴(kuò)展情況，及時(shí)識(shí)別危害性環(huán)焊縫缺陷。

（本文由戴聯(lián)雙與北方管道公司科技研究中心張強(qiáng)、楊玉峰聯(lián)合編譯，譯自：Enbridge Light Sour (lsr) Pipeline Project Engineering Report Regarding Girth Weld Cracking and Longitudinal Seam Weld failures. Enbridge Pipelines Inc. February 4，2009）

戴聯(lián)雙，博士， 1983年生，現(xiàn)就職于國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司，注冊(cè)安全工程師、二級(jí)安全評(píng)價(jià)師、管道檢驗(yàn)師。負(fù)責(zé)編寫(xiě)了《油氣管道安全防護(hù)規(guī)范》，參與起草公安部標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣管道系統(tǒng)治安風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和安全防范要求》、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)外期刊先后發(fā)表論文數(shù)十篇，參與編著了《管道完整性管理技術(shù)》《油氣管道事故啟示錄》《油氣管道清管技術(shù)與應(yīng)用》等書(shū)籍。近年來(lái)多次獲得中石油集團(tuán)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、河北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、管道科學(xué)獎(jiǎng)等。